СТИХІЯ АТМОСФЕРНИХ
РУХІВ
Земна поверхня нагрівається Сонцем нерівномірно, і саме ця нерівномірність
надходження сонячної енергії в різних широтних зонах земної кулі (більше —
на екваторі і в тропіках, менше — в високих широтах) породжує атмосферну циркуляцію
великого масштабу, яка шляхом переносу величезних мас холодного й теплого
повітря вздовж меридіанів вирівнює температурну різницю між високими і низькими
широтами Землі. Крім того, навіть в одній і тій же широтній зоні сонячна радіація
засвоюється неоднаково. Материки й океани, ліси й пустелі, засніжена й позбавлена
снігу поверхня землі неоднаково поглинають і відбивають сонячну радіацію.
В результаті виникає циркуляція малого масштабу: наприклад, сезонні вітри
між материками й океанами, морем і берегами, горами й долинами тощо.
Нічого цього б не було, коли б усі частини поверхні діставали однакову кількість
сонячного тепла. Стихія атмосферних рухів породжена «несправедливістю» в розподілі
на Землі цього основного її «блага».
Чому ж і як виникають вітри, які в одних районах бувають північними, в інших
південними, західними чи східними, де стійкими, а де різко змінними? Найпримітивніше
уявлення про те, чому виникають вітри, можна дістати, якщо пригадати, як опалюються
наші будинки, наприклад за допомогою радіаторів.
Радіатори не випадково встановлюють під вікнами: холодне повітря від вікон,
як більш густе, опускається вниз до радіаторів і нагрівається, а витіснюване
ним тепле й більш легке поширюється по кімнаті й піднімається вгору. Так виникає
елементарна циркуляція теплого й холодного повітря.
Дещо схожа циркуляція повітря виникає й на Землі. Нагрітий приземний шар повітря
в екваторіальній смузі піднімається вгору й рухається до полюсів, створюючи
біля екватора постійну зону низького тиску, а на місце теплого повітря від
полюсів припливають холодні маси повітря. Така циркуляція могла б виникнути
на Землі, коли б вона була однорідною і до того ж ще й не оберталася навколо
своєї осі. В північній півкулі холодне повітря сповзало б до півдня й біля
поверхні Землі постійно дули б північні вітри, а витиснене ним тепле повітря
з екваторіальних широт піднімалося б угору й змішувалося у високих широтах,
тобто вітер виявився б південним. Коли б Земля була гладенькою, нерухомою
кулею, то атмосфери північної і південної півкуль вели б себе як окремі циркуляційні
зони . Проте планета наша аж ніяк не гладенька і не стоїть на місці. Земля
обертається, і щойно намальована ідеальна схема через інерцію повітряних мас
ближча до замкнених просторових спіралей, ніж до плоских овалів. Проста система
циркуляції насправді набирає форму трьох циркуляційних зон.
Під впливом обертання Землі повітряні потоки відхиляються в північній півкулі
вправо, а в південній — вліво. Це можна пояснити так. Кожна часточка поверхні
Землі в районі екватора внаслідок її добового обертання мчить в просторі з
швидкістю близько 464 м/с. В міру наближення до полюсіз часточка (разом з
поверхнею Землі) за добу описує менше коло (зменшується довжина паралелей),
і тому на широті, наприклад, Києва часточка поверхні Землі мчить в просторі
з меншою швидкістю. Ще ближче до полюсів шлях, пройдений часточкою за добу,
ще зменшується. В цьому обертанні бере участь і атмосфера Землі. Тепер уявімо
собі, що часточка повітря з районів екватора, де швидкість обертання її разом
з Землею була більша, починає переміщуватися вздовж меридіана в напрямку до
північного полюса. Чим північніше, як ми вже знаємо, тим меншою стає відносна
швидкість руху повітря з заходу на схід. Тому часточка, яка надходить сюди
з екваторіальною (більшою) швидкістю обертання, буде обганяти повітря, що
обертається тут повільніше, і відхилятиметься по відношенню до меридіана вправо.
Те ж саме має місце, наприклад, при запусках ракет чи стрільбі з гармат. Якщо
запустити ракету в напрямі від екватора до полюса, то вона опуститься на землю
правіше, тобто східніше цього меридіана. Якщо ж часточка повітря рухається
від полюса на південь, то вона щоразу попадає в райони із зростаючою лінійною
швидкістю руху атмосфери і тому «відстає» від меридіана, тобто повертається
вправо від початкового напряму руху, але на цей раз вже на захід, оскільки
рух спрямовано з півночі на південь. Утворювані таким чином вітри північно-східного
напрямку в північній і південно-східного в південній півкулі називаються пасатами.
Нагріте над екваторіальною зоною вологе повітря в міру підняття вгору охолоджується,
що викликає конденсацію в ньому водяної пари і, як наслідок цього, тропічні
зливи. На висоті приблизно 4 км і вище повітря, що піднялося, «розпливається»
на північ і південь. Внаслідок обертання Землі ці потоки відхиляються і утворюють
антипасати: південно-західний в північній півкулі і північно-західний в південній.
В північній півкулі антипасати, які спрямовані спочатку в напрямку до полюса,
поступово відхиляються на схід.
Коли ці маси повітря досягають приблизно ЗО—35° широти, вони починають рухатися
майже точно на схід, заважаючи дальшому надходженню повітряних мас до полюсів.
Таким чином, на цих широтах відбувається нагромадження повітря, яке ще посилюється
при зустрічі антипасатів з потоком повітря з більш високих широт. Нагромадження
повітря веде до його опускання і збільшення атмосферного тиску біля поверхні
Землі. Так, біля широти ЗО—35° утворюються в обох півкулях зони високого тиску,
які оточують Землю на південь і північ від екватора. Повітря, що опускається
до поверхні Землі, сухе й тепле, і саме тому поблизу тропічних зон високого
тиску утворилися на суші величезні пустині Африки, Азії, Америки і Австралії.
Поблизу поверхні Землі частина повітря, що опустилася, прямує до полюсів,
породжуючи теплі південно-західні вітри в північній півкулі і північно-західні—
в південній. Вони відомі під назвою «переважаючі західні вітри». Друга частина
повітря прямує до екватора, утворюючи північне- і південно-східні пасати.
Ці пасати стикаються біля екватора і в значній мірі взаємно знищуються, тому
в зоні їх зустрічі вітри звичайно слабкі й не постійні за напрямом, що послужило
основою для назви цієї зони екваторіальною зоною затишку.
Таким чином, на межах областей високого тиску, звернених до полюсів, у північній
півкулі дмуть південно-західні і західні вітри, а в південній півкулі на південній
межі зони високого тиску виникають західні і північно-західні вітри. На південь
від цієї зони в антарктичних водах розташований суцільний пояс дуже низького
тиску. Внаслідок цього північно-західні вітри 40-х і 50-х широт південної
півкулі є дуже сталими, сильними, а в холодну для цієї півкулі пору року нерідко
досягають ураганної сили. Не випадково ці широти вважаються найбільш неспокійними
на земній кулі і носять назву «ревучих сорокових» і «несамовитих п'ятидесятих»
широт. Суцільне кільце океану, над яким лютує постійно вітер, охоплює тут
всю земну кулю і сприяє виникненню хвиль гігантських розмірів, які досягають
висоти 26 м, хвиль, які не мають рівних ніде в інших краях світового океану.
Славиться своїми штормами й Антарктида. Над антарктичним льодовим континентом
розміщується постійна зона підвищеного атмосферного тиску. Повітря тут рухається
з півдня до екватора, на північ, і, відхиляючись внаслідок добового обертання
Землі вліво, створює над Антарктидою (її берегами і частиною антарктичних
вод, що обмивають материк) систему дуже сталих і сильних вітрів південно-східного
напряму. В південну полярну зиму швидкість цих вітрів нерідко досягає 200—290
км/год. Ніде в іншому місці нашої планети поблизу поверхні землі такі вітри
не спостерігаються.
На північ від зони підвищеного тиску в північній півкулі картина розподілу
вітрів менш правильна. Це пояснюється як несиметричністю розташування зон
підвищеного й зниженого тиску відносно географічних координат, так і впливом
теплої течії Гольфстрім, яка не дає надмірно охолоджуватися повітрю цих широт.